Sistemas CAD

O CAD (Computer Aided Design) se constitui em software aplicativo que permite projeto e desenho utilizando-se um sistema computacional. Os dados são introduzidos por dispositivos apropriados ou como dados numéricos. O sistema gráfico constrói e apresenta a imagem na tela, permitindo também sua manipulação e modificação.

Com a evolução da computação gráfica, os sistemas de desenho auxiliado por computador se tomaram cada vez mais acessíveis em custo e com operação de mais fácil assimilação. Representando, em relação ao desenho convencional em prancheta, uma gama de possibilidades extras de operações na tela (reprodução de detalhes repetitivos, memorização de padrões gráficos, por exemplo), os sistemas CAD significam também o aprimoramento de qualidade, necessário à representação grafica para uso técnico, sem as limitações normais em meio analógico. No desenho em meio digital deixam de existir as limitações dimensionais e físicas do papel em uma prancheta. O espaço de trabalho pode ser ampliado em muitas vezes, convencionando-se na tela as dimensões necessárias à manipulação de todo um projeto. Exemplificando, com operações simples há possibilidade de superposição e sobreposição de desenhos, evidenciando-se características comuns ou diferentes com simples acionamentos de comandos pré- "Cünfiguradosr

Conforme ITIS (1995) "A medida em que conquistaram novos territórios, os softwares de CAD mais sofisticados, os chamados high end, migraram de pesados

mainframes [computadores de grande porte] para pequenas workstations [estações de

trabalho] munidas de telas de altíssima resolução, e de preço mais acessível.... Os softwares de CAD conhecidos como low end rodam em microcomputadores e estão ao alcance de usuários individuais... Sistemas low end podem ser associados aos high end

para elaboração de projetos de maior porte. Em indústrias mecânicas, por exemplo, é comum encontrar os projetistas trabalhando em workstations e os desenhistas em microcomputadores".

2.3.2.2 Evolução do sistema CAD

Sistemas CAM

Conforme KORTE (1994), sendo substitutos para o desenho manual em papel, os sistemas CAD não são sistemas específicos para aplicações em cartografia. Entretanto, à proporção em que evoluem nestes sistemas os recursos de processamento e armazenagem de dados gráficos e alfanuméricos, ampliam-se também as possibilidades de aplicações em cartografia enquanto representação de mapas em meio digital Foram desenvolvidos então os sistemas CAM (Computer Aided Mapping) de mapeamento auxiliado por computador, em que os dados são distribuídos por níveis de informação, correspondendo a planos superpostos sobre uma mesma área de desenho, em analogia à transparências desenhadas sobre uma prancheta. Consegue-se assim em meio digital a representação cartográfica de temas específicos, como vegetação, sistema viário, relevo, geologia, etc.

Sistemas AM/FM

Baseados na tecnologia CAD, os sistemas AM/FM podem ser traduzidos como sistemas para o mapeamento automático e gerenciamento de sistemas de infra-estrutura urbana. Apresenta também recursos de plotagem de mapas, mas sem a precisão normalmente encontrada nos sistemas CAM. Um sistema AM/FM trabalha com o conceito de redes. Este sistema apresenta uma capacidade de preservação dos nós ou interseções, que são definidos em relações de conectividade através de arquivos. Nos arquivos são registradas informações acerca da geometria do sistema sendo trabalhado (ex: rede de abastecimento de água, com derivações, anéis, acessórios, etc.). Associados aos arquivos gráficos, os sistemas AM/FM apresentam também arquivos não gráficos, em que são armazenadas as informaçõea alfanuméricas referentes aos componentes do sistema ou rede que está sendo representado. Desta forma, informações como especificações de componentes da rede, acessórios, e quantidades de materiais podem ser rapidamente acessados através de consultas em ambiente gráfico na tela de terminais

conectados ao sistema AM/FM.

2.3.2.3 Características dos sistemas CAD

A. Estrutura e armazenagem de dados

Os sistemas CAD armazenam os dados de imagens com base em coordenadas e atributos. Trabalha assim com a estrutura vetorial de dados. Uma linha é definida por seu comprimento, orientação, localização, cor e espessura. Dados numéricos podem ser armazenados e acessados num banco de dados, que podem ser utilizados em aplicações interativas com outros softwares, gerando por exemplo relação de materiais, orçamentos, etc.

B. Espaço de desenho

Num sistema CAD o espaço de desenho é ilimitado, visualizando-se na tela do computador apenas a fração desejada deste espaço. Assim, é possível o trabalho em desenho em tamanho real ou em dimensão que convier ao projetista, em função da visualização panorâmica ou de detalhes do desenho na tela. A escala em que o desenho será impresso poderá ser selecionada ao final do trabalho.

No espaço de desenho é implantado um sistema cartesiano de coordenadas, em que será apoiado o desenho, similarmente ao que ocorre numa prancheta real. A quantidade de pontos em que é dividido o espaço de desenho depende da resolução máxima a que se pretende chegar em determinada aplicação. Exemplificando, caso o interesse seja no detalhamento máximo em termos de milímetros, para uma peça com 3,20 m de comprimento, a menor divisão do espaço de trabalho será o milímetro (sub-unidade de trabalho), com a unidade principal configurada em metro.

C. Entrada de dados

t,m geral, a entrada de dados num sistema CAD é realizada através de comandos digitados no teclado (de uso cada vez menos frequente), acionamento interativo pelo mouse, de menus ou ícones na tela ou através de mesa de digitalização onde são acompanhadas as linhas a serem transferidas para o meio digital.

D. Digitalização em sistemas CAD

Para a conversão de desenhos em meio analógico (papel comum, cópias heliográficas, papel vegetal, etc.) para o meio digital, o sistema CAD é conectado a uma mesa digitalizadora, que constitui uma mesa plana em que se fixa o mapa ou desenho original a ser digitalizado (vetorizado, neste caso).

Como dispositivo eletrônico de entrada de dados, a mesa digitalizadora apresenta

características específicas de resolução e precisão. Conforme STEFANOVITC e

TEMPLI (1982) apud TEIXEIRA e SCARIM(1994), temos:

resolução - menor distância que pode ser medida ao longo dos eixos vertical e horizontal da mesa, em função do espaçamento entre os condutores que formam a malha. Situa-se entre os valores de 0,0025 e 0,025 mm; precisão - erro máximo após uma série de medidas realizadas sobre um mesmo

ponto na mesa. Situa-se entre os valores de 0,025 e 0,25 mm, sendo correlacionada ao tipo de equipamento.

Conforme DALE e McLAUGHLIN (1990), as linhas podem ser digitalizadas nos seguintes modos:

- ponto a ponto: um botão pressionado no cursor registra um par de coordenadas para o ponto sendo digitalizado na mesa;

- modo contínuo (stream): pode ser operado com base em distâncias regulares, com registro de pontos a cada intervalo pré-definido pelo usuário; pode operar também com base em intervalos de tempo, com registro de ponto a cada n segundos ou fração.

Na definição do modo de digitalização, fatores como o uso de memória do computador e a quantidade de pontos (dados) nos desenhos precisam ser considerados.

D. 1 Parâmetros para digitalização em modo contínuo

A fixação dos parâmetros delta, ângulo e tolerância para digitalização em modo contínuo (stream) define a quantidade de pontos a ser tomado ao longo de cada linha digitalizada. Tais pontos representam dados sendo introduzidos no arquivo gráfico de trabalho. Estes dados ocupam espaço em memória no computador. A quantidade de dados no arquivo determinará o tempo de acesso, processamento e a funcionalidade do

arquivo para todas as operações corriqueiras em meio digital, como edição, cópias, envio

via redes, etc. Desta forma, a definição dos parâmetros de digitalização precisa

contemplar as reais necessidades de entrada de dados, em função da escala e da precisão pretendidas para os produtos gráficos que estão sendo gerados.

Os parâmetros de controle de digitalização em modo contínuo são conceituados conforme a seguir:

delta (Á) = ménor distância entre dois pontos registrados ao longo do curso do

dispositivo de digitalização ("mouse") sobre a mesa; quando esta distância é excedida após um ponto ter sido registrado, novo ponto será registrado como componente da linha que estiver sendo digitalizada;

tolerância (t) = maior distância entre dois pontos conforme acima descrito; esta é a

distância máxima entre dois pontos registrados, desde que o desvio angular entre eles não exceda o ângulo máximo definido pelo usuário;

ângulo máximo (0) = ângulo formado pelas retas definidas por dois pontos já

registrados e um terceiro ponto a ser registrado em sequência. Objetiva limitar o desvio transversal durante a digitalização. Quando este ângulo é excedido, um ponto é registrado com a distância A a partir do último ponto registrado. Se a variação angular for menor que 0, então o próximo ponto será registrado a uma distância igual à tolerância (t). A Figura 6 ilustra a relação entre estes parâmetros.

t ...o

Atr A í>

• - pontos registrados 0 - pontos a registrar Atr - desvio transversal

À A - wettor distância entre pontos t - distância máxima entre pontos 0 - máximo desvio angular

Segundo RODRIGUES (s/d) para a digitalização em linha continua, deve-se utilizar um valor angular 0 de 5o, com Á igual ao erro padrão cartográfico (EP) e fixando-se a tolerância t como o dobro do erro padrão. Essa configuração assegura uma digitalização com linhas contínuas e dentro da precisão cartográfica requerida. Segundo WOLSKI

(1997) o valor recomendado para o ângulo corresponde a um limite de desvio

transversal Atr nos erros de digitalização sobre a mesa, prevenindo a propagação deste tipo de erro e impedindo que seja superior ao valor admitido para a menor distância entre dois pontos registrados em sequência (A).